Гелиоцентрическая система мира

Первая научная революция.

Научные революции – это переломные этапы в развитии научного знания, характеризующиеся выходом науки на качественно новый уровень знаний, радикально меняющий прежнее видение мира. В истории естествознания выделяют четыре научных революции.

Первая научная революция в естествознании произошла в эпоху Возрождения (XV – XVI вв.). Она целиком связана появлением гелиоцентрического учения великого польского астро­нома Николая Коперника (1473—1543). Следует сказать, что гелиоцентрические идеи зародились за долго до Н. Коперника. Уже в IV в до н.э. Аристарх Самосский (ок. 320 – ок. 250 до н.э.) на основе анализа астрономических наблюдений предположил, что Солнце в несколько раз больше Земли. Вполне естественно, говорил он, что меньшее тело движется вокруг большего, поэтому в центре Вселенной находится не Земля, а Солнце. Однако эта и другие подобные ей идеи не получили должной оценки в культуре Античности и Средневековья, поскольку вступали в противоречие с принципами античной механики, с общими мировоззренческими представлениями о центральном положении Земли и человека во Вселенной.

Выполняя поручение папского секретариата по усовершенствованию юлианского календаря и проведя большое число астрономических наблюдений и расчетов, польский каноник Н. Коперник пришел к выводу, что Земля – одна из планет, движущихся вокруг Солнца по круговым орбитам. Совершая обращение вокруг Солнца, Земля одновременно вращается и вокруг собственной оси, чем и объясняется смена дня и ночи, видимое нами движение звездного неба.

Учение Коперника подрывало опиравшуюся на идеи Аристотеля католическую картину мира, в основе которой подчас лежали догматизированные отдельные научные теории того времени. Последняя исходила из признания центрального положения Земли, что давало основание объявлять находящегося на ней человека цен­тром и высшей целью мироздания. Кроме того, религиоз­ное учение о природе противопоставляло земную материю, объявляемую тленной, – небесной, которая считалась вечной и неизменной. Однако в свете идей Ко­перника трудно было представить, почему, будучи «рядо­вой» планетой, Земля должна принципиально отличаться от других планет. Таким образом, учение Коперника подрывало устои антропного принципа в понимания места человека в природе. Открытия ученых XVII – XIX вв. лишь подтвердят несостоятельность антропного принципа в его примитивном метафизическом понимании. Понятие «антропный принцип» будет «реабилитировано» только в конце ХХ в., после открытия тонких согласованностей в природе и ряда астрофизических констант, значения которых обусловили возможность существования жизни на Земле и появления на ней человека.

Несмотря на то, что на основе системы Коперника в 1582 г. провели реформу церковного календаря – был введен новый, или григорианский, стиль*, в XVII в. католическая церковь не могла согласиться с мировоззренческими выводами каноника Н. Коперника. Защит­ники учения Коперника были объявлены еретиками и подвергнуты гонениям. В 1616 году этот труд был занесен в папский «Индекс» запрещенных книг, откуда был вычеркнут лишь в 1835 году. Сам Коперник избежал преследования со стороны католической церкви ввиду своей смерти, слу­чившейся в том же году (1543), в котором был опубликован его главный труд «Об обращении небесных сфер», а также в связи с тем, что в середине XVI в. в католическом мире происходили бурные религиозно-политические события (Реформация, религиозные войны, обострение борьбы католицизма и протестантизма, становление национальных государств), отодвинувшие на второй план проблемы постижения мироздания.

Одним из активных сторонников учения Коперника, поплатившихся жизнью за свои убеждения, был знаменитый итальянский мыслитель, монах одного из неаполитанских монастырей Джордано Бруно (1548 – 1600). Он пошел дальше Коперника, отрицая наличие центра Вселенной вообще и отстаивая тезис о бесконечности Все­ленной. Бруно говорил о существовании во Вселенной мно­жества планетарных систем, подобных Солнцу и окружающим его планетам**, множественную населенность Вселенной. Бруно принадлежит первый эскиз современных космологических представлений о Вселенной, как вечной, никем не сотворенной, вещественной единой бесконечной развивающейся изотропной и однородной системе с бесконечным числом очагов Разума в ней. Учение Коперника в системе взглядов Бруно выглядит лишь как теория одной из множества планетных систем Вселенной.

В 1592 г. Бруно был арестован и в течение восьми лет находился в тюрьме, подвергаясь допросам со стороны инквизиции. 17 февраля 1600 г., как нераскаявшийся еретик, он был сожжен на костре на Пло­щади цветов в Риме. Примечательно, что основным обвинением Дж. Бруно ставились не сделанные им научные открытия, а догматические и нравственные отступления от католической веры (ереси). Известно, что Дж. Бруно объявил себя «Учителем более совершенного богословия, сыном неба и земли». Спустя почти три столетия на месте казни Бруно был воздвигнут памятник этому смелому, способному на бескомпромиссное отстаивание истины человеку с посвящением, начинающимся словами: «От столетия, которое он предвидел».

К периоду первой научной революции относят и годы жизни выдающегося художника и естествоиспытателя Леонардо да Винчи (1452-1519). Служение науке и искусству он объяснял так: «Я познаю природу, чтобы творить и творю, чтобы познавать природу еще глубже». Спектр научных интересов да Винчи был необычайно широким. Изучая морфологию растений Леонардо интересовался влиянием, оказываемым на их строение и функционирование со стороны света, воздуха, воды и минеральных частей почвы. Он отрицал центральное место Земли как во Вселенной, так и в Солнечной системе, указывал на ничтожность Земли в масштабах Вселенной. Его технические идеи создания парашюта, дирижабля, батискафа, подводной лодки надолго опередили свое время.

В годы первой научной революции был сделан ряд важных изобретений: книгопечатание (И. Гуттенберг, 1436) и создание глобуса (М. Бехаим, 1492).

Вторая научная революция. Создание классической
механики и экспериментального естествознания

Вторая научная революция произошла в XVII – начале XVIII вв. У ее истоков стояли такие выдающиеся уче­ные, как Галилей, Кеплер, Ньютон.

В учении Галилео Галилея (1564 – 1642) были заложе­ны основы нового механистического естествознания. Важным направлением научных исследований Галилея стало описание движения материи*. В его время полагали, что существует только один вид движения – механическое перемещение тел в пространстве и времени*. «Я знаю только одно движение, – говорил Рене Декарт (Картезий), – это движение заключается в том, что тела переходят из одного места в другое, последовательно занимая все пространства, которые находятся между этими местами».

До Галилея общепринятым в науке считалось понима­ние природы движения, выработанное Аристотелем и сводившееся к следующему принципу: тело движется только при нали­чии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается. Галилей показал, что этот принцип Аристотеля является ошибочным. Вместо него Га­лилей сформулировал совершенно иной принцип, получив­ший впоследствии наименование принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия.

Большое значение для становления механики как науки имело исследование Галилеем свободного падения тел. Галилею принадле­жит экспериментальное обнаружение весомости воздуха, открытие законов колебания маятника, создание первого принципа относительности. После изобретения зрительной трубы (1608 г.) он усовершенствовал ее и превратил в телескоп с 30-кратным приближением, с помощью которого он обосновал гелиоцентрическую систему Коперника, обнару­жил 4 спутника Юпитера (из 13 известных в настоящее время), спутники Сатурна, солнечные пятна, доказал, что Млечный Путь – это скопление бесконечного множества звезд и др.

Галилей своим примером показал, что слепая вера в авторитет каких-либо концепций и учений (в данном случае Аристотеля) сильно тор­мозит развитие науки. В своей знаменитой работе «Диалог о двух системах мира – Птолемеевской и Коперниковой» (1632 г.) Галилей сумел показать несостоятельность геоцентрической системы.

Деятельность Галилея, происходящая в атмосфере Контррефомации, усиления католической реакции, не могла остаться незамеченной церковью. Ему пришлось дважды предстать перед судом инквизиции, под страхом смерти и уничтожения всех его рукописей и книг отречься от учения Коперника и принести публичное покаяние. До конца жизни Г. Галилей считался «узником инквизиции» и принужден был жить на своей вилле близ Флоренции. Спустя 350 лет после смерти Галилея, в октябре 1992 г., он был реабилитирован католической церковью, его осуждение было при­знано ошибочным, а учение – правильным. Глава римско-като­лической церкви папа Иоанн-Павел II заявил при этом, что церковь не должна выступать против науки, а наоборот, должна поддерживать научный прогресс.

Иоганн Кеплер (1571 – 1630) занимался поисками законов небесной механики и составлением звездных таблиц. На основе обобщения наблюдений за движением Марса, полученных датским астрономом Тихо Браге, он установил три закона движения планет относительно Солнца (это его главные открытия). Согласно первому закону утверждается, что каждая планета движется по эллипсу. Данный вывод противоречил гипотезе Коперника о круговых орбитах планет. Второй закон показал неравномерное движение планет, третий – определяющую роль Солнца в движении планет солнечной системы (периоды обращения планет взаимосвязаны с расстоянием этих планет от Солнца).

Помимо сказанного, Кеплеру принадлежит немало других за­слуг в астрономии и математике. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их пред­сказания, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем, нашел уравнение, с помощью которого можно было с высокой степенью точности определять в любой момент времени положение планет.

Вторая научная революция связана с творчеством Исаака Ньютона (1643 – 1727). Его научное насле­дие чрезвычайно разнообразно. В него входят и важные ас­трономические наблюдения с помощью созданного им зеркального (отражательного) телескопа-рефлектора, и боль­шой вклад в развитие оптики (дал объяснение дисперсии света), и создание диф­ференциального интегрального исчисления. Последние исследо­вания стали основой математического анализа и математичес­кой базой всего современного естествознания. Удивительно, что все свои великие открытия он сделал или подготовил в молодые годы, в 1665 – 1667 гг., спасаясь от чумы в родной деревушке Вульсторп (графство Линкольн).

Самым главным делом Ньютона считается завершение создания классической механики, начатой еще Галилеем. В своем труде «Начала» Ньютон сформулировал три основных закона движения, которые легли в основу механики как науки. Первый закон механики Ньютона – это принцип инерции, впервые сформулированный еще Галилеем: всякое тело сохраняет состоя­ние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока оно не будет вынуждено изменить его под действием каких-то сил. Существо второго закона механи­ки Ньютона состоит в констатации того факта, что приоб­ретаемое телом под действием какой-то силы ускорение прямо пропорционально этой действующей силе и обратно пропорционально массе тела. Наконец, третий закон механики Ньютона – это закон равенства действия и противодействия. Этот закон гласит, что действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противопо­ложные стороны.

Данная система законов движения была дополнена от­крытым Ньютоном законом всемирного тяготения, соглас­но которому все тела, независимо от их свойств и от свойств среды, в которой они находятся, испытывают взаимное при­тяжение, прямо пропорциональное их массам и обратно про­порциональное квадрату расстояния между ними. Закон всемирного тяготения по сути дела явился первым универсальным законом природы, которому подчинялось все – малое и большое, земное и небесное.

Существует легенда о знаменитом яблоке, падение которого с дерева будто бы навело Ньютона на мысль о законе всемирного тяго­тения. Но эта легенда имеет различные толкования. Стукелей – друг Ньютона – утверждал, что якобы сам Ньютон рассказал ему эпизод с яблоком, который и помог ему открыть закон всемирного тяготе­ния. А другой друг Ньютона, Пембертон, считал, что Ньютон, воз­можно, специально выдумал историю с яблоком, чтобы отделаться от не в меру любопытных собеседников типа Стукелея.

Пытаясь распространить свою теорию тяготения на проблемы космологии, Ньютон приходит к мысли о бесконечности Вселенной. В конечной Вселенной тела рано или поздно слились бы в единое тело в центре мира. В отличие от Декарта он отрицал возможность эволюции Вселенной, придерживаясь принципа стационарности, который просуществовал в космологии вплоть до ХХ в.

Мало известна сфера деятельности сэра И.Ньютона как религиозного мыслителя. Будучи уже известным ученым и общественным деятелем, он посвящает себя изучению Священного Писания*. Ньютон вычислял точные размеры храма Соломона в Иерусалиме и бился над интерпретацией темных мест в Библии. В частности, обратившись к библейской книге Даниила, ученый попытался вычислить дату конца света. Согласно рассуждениям Ньютона, между восстановлением Римской империи Карлом Великим, коронация которого состоялась в рождественскую ночь 800 года, и концом света должны пройти 1260 лет. Таким образом, апокалипсис не наступит раньше 2060 года. «Конец может наступить и позднее, но я не вижу причин, по которым он бы наступил раньше», – пишет Ньютон в письме, датированном 1704 годом, и добавляет: «Я пишу об этом не для того, чтобы назвать точный срок наступления апокалипсиса, но чтобы удержать от поспешных догадок разных фантазеров, которые часто предрекают конец света и подрывают доверие к священным пророчествам тем, что их прогнозы всякий раз не сбываются». В одной из рукописей ученый пишет, что прежде конца времен мир увидит грандиозные перемены – «гибель нечестивых народов, конец плача и всех бед, возвращение еврейских пленников и основание ими процветающего и непреходящего Царства».

В эпоху Нового времени другие науки тоже не оставались на месте. Так работы известного английского ученого, физика и химика Роберта Бойля (1627 – 1691) дали начало преобразованию химии в само­стоятельную науку. Бойль получил известность благодаря открытию «газового закона», устанавли­вающего зависимость объема газа от давления. Согласно этому закону, произведение удельного объема газа на его давление при неизменной температуре есть величина постоянная. Бойль сформулировал применительно к химии ос­новы корпускулярной теории, дал определение кор­пускулы (лат. корпус – тело) как простейшего элемента вещества. Корпускула, по мнению Бойля, – это простое тело, которое уже не мо­жет быть разделено на другие более простые тела, т.е., другими словами, это предел качественного деления веще­ства. Несомненной заслугой Бойля является первое научное толкование понятия химического элемента. Он предложил химико-аналитическое определение элемента.

В биологии большой прорыв в эпоху второй научной революции был сделан шведским ученым-натуралистом Карлом Линнеем (1707 – 1778). Основной его заслугой является создание классификации растительного и животного мира и введение бинарной номенклатуры в названии видов. Он описал свыше 10 тыс. видов растений и свыше 4 тыс. видов животных. В своем труде «Система приро­ды» он уста­новил для представителей живой природы следующую градацию: класс, отряд, род, вид, вариация. Животных, например, Линней разделил на 6 классов (млекопи­тающие, птицы, амфибии, рыбы, черви, насекомые), а в ра­стительном мире выделил целых 24 класса. Расположив растения и животных в порядке усложнения их строения, он не усмотрел в этом усложнении развития. Будучи сторонником метафизических воззрений, Линней считал виды растений и животных абсолютно неизменными. Однако его современник – французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707 - 1788) – в концепции трансформизма сделал предположение о возможности ограниченной изменчивости видов и происхождения видов в пределах относительно узких подразделений под влиянием среды.

В эпоху второй научной революции были открыты полюса на магните, Земле и других космических телах, изобретены барометр, термометр, микроскоп (А. Ван Левенгук), даны научные объяснения процессам дыхания и кровообращения. Важным элементом институализации науки стало издание первых научных энциклопедий и открытие научных академий, первыми из которых стали Германская академия естествоиспытателей (1652 г.), Лондонское королевское общество (1660) и Парижская академия наук (1666).

Дата добавления: 2014-01-07